1

Oleh : Dr. Th. Sukardi

Dibiayai oleh Dana DIPA BLU Universitas Negeri Yogkarta Tahun 2010 Sesuai dengan Surat Perjanjian Pelaksanaan Penelitian Dosen

Fakultas Teknik Universitas Negeri Yogyakarta Tahun 2010 Nomor Kontrak 1141.21/H34.15/PL/2010

__________________________________________________

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA

TAHUN 2010

PEMILIHAN METODE PENGUKURAN POROS

UNTUK PENGEMBANGAN MATERI PEMBELAJARAN PRAKTIK

METROLOGI DI JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK MESIN FT UNY

Mesin FT-UNY

2

Pemilihan Metode Pengukuran Poros

Untuk Pengembangan Materi Pembelajaran Praktik Metrologi

di Jurusan Pendidikan Teknik Mesin FT-UNY

Oleh: Th. Sukardi

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan informasi tentang metode

pengukuran poros yang akurat dan efek defleksinya paling kecil, yang nantinya

didapatkan pedoman pengukuran atau angka tetapan yang dapat dipakai sebagai

pedoman para mahasiswa pada waktu mengukur poros. Manfaat penelitian ini

adalah untuk memperlancar pelaksanaan kuliah Praktek Metrologi Industri yaitu

sebagai perbaikan metode pada proses pengukuran poros yang menggunakan

sistim tumpuan pada Mata Kuliah Bidang Studi Metologi Industri.

Desain penelitian ini termasuk penelitian eksperimen laboratorium.

Prosedur penelitian dilakukan dalam kondisi ruang tertentu dengan tingkat

lingkungan yang mendukung baik temperature ruangan, cahaya penerangan

maupun kebersihan ruangan. Sampel penelitian ini adalah sejumlah poros dari

baja lunak dengan ukuran panjang 250 mm x Ø 25 mm diameter berjumlah 10

buah, serta poros ukuran panjang 350 mm x Ø 20 mm diamater, berjumlah 10

buah. Pelaksanaan penelitian di bengkel dan Labolatorium Metrologi Jurusan

Pendidikan Mesin FT - U N Y. Data dikumpulkan dengan jalan observasi dan

percobaan secara langsung terhadap masing-masing poros yang akan diukur. Dan

data yang akan diamati dan dikumpulkan adalah data mengenai jarak tumpuan

dan data defleksi yang terjadi. Data yang terkumpul melalui pengamatan dan

pengukuran langsung dianalisa dengan cara deskriptif kuantitatif yaitu dengan

menghitung rerata dan simpangan bakunya.

Hasil penelitian didapatkan bahwa untuk pengukuran poros yang relative

pendek metode yang efektif digunakan agar tidak terjadi defleksi yang ekstrim

adalah metode GB.Airy dengan jarak tumpuan 0,554 L. Untuk pengukuran

poros yang relative panjang metode yang efektif digunakan agar tidak terjadi

defleksi yang ekstrim adalah metode Ryder GH dengan jarak tumpuan L=1,24 d.

Defleksi minimum untuk poros pendek dengan metode GB.Airy ( 0,554 L)

yaitu +2 µm di ujung kiri, - 4,8 µm di tengah dan +1,6 µm di ujung bagian

kanan. Defleksi minimum untuk poros panjang dengan metode Ryder GH

(L=1,24 d) yaitu – 5 µm di ujung kiri, - 6,6 µm di tengah, dan – 5,2 µmdi ujung

bagian kanan.

Kata kunci: Tumpuan poros, defleksi poros, metrologi industri

3

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah

Dalam proses pemesinan banyak terlibat faktor-faktor yang mempengaruhi produk,

faktor-faktor tersebut memungkinkan terjadinya variasi bentuk, ukuran, dan kehalusan.

(Sudji Munadi, 1988, p. 336). Hal ini tentu akan mempengaruhi mutu dari produk yang

dihasilkan. Salah satu langkah yang terpenting dalam proses permesinan , adalah proses

pengukuran yang tepat. (Anderson & Tatro, 1975, p. 70). Interpretasi dari pengukuran aspek

dimensi secara tepat dan teliti harus dimiliki oleh setiap individu yang terlibat dalam

teknologi pemesinan. Makin baik kemampuan mengukur maka makin cepat pula ketrampilan

dalam mengerjakan tugas atau job. (Ted Bush, 1989, p. 2).

Jurusan Pendidikan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Yogyakarta

dalam proses pembelajarannya baik yang menyangkut praktek bengkel maupun laboratorium

selalu terkait dengan proses pengukuran. Untuk memperoleh ketrampilan dalam pengukuran

tehnik maka diperlukan latihan yang berulang-ulang, karena dalam praktek bengkel atau

praktik laboratorium alat ukur selalu digunakan sebagai alat pengontrol dimensi yang akan

dicapai, untuk dibandingkan dengan besaran standart yang telah disepakati. Dan jika dalam

melaksanakan pengukuran tidak sesuai dengan prosedur yang semestinya maka hasilnya

justru akan menyesatkan bagi operatoratau si pengukur itu sendiri maupun produk yang

dihasilkan (misalnya pada pengukuran kelurusan poros hasil produk pemesinan). Untuk itu

pada penelitian ini akan diungkap cara-cara atau metode yang benar dan yang paling tepat

pada waktu proses pengukuran kelurusan poros.

4

B. Identifikasi Masalah

Proses belajar mengajar (PBM) praktik Laboratorium Metrologi di Jurusan Mesin FT

UNY menuntut banyak fasilitas dan prosedur yang cukup, terencana dan terstruktur. Dalam

pelaksanaannya memerlukan kesungguhan dan komitmen yang benar-benar kompak baik di

jajaran manajerial ataupun di tingkat operasional. Kenyataan di lapangan banyak kendala

yang dihadapai untuk pelaksanannya, antara lain:

1. Kurangnya fasilitas untuk pelaksanaan proses pembelajaran praktik Laboratorium

Metrologi.

2. Fasilitas praktik banyak yang rusak, kurang terawat dan ketinggalan jaman.

3. Dana untuk pelaksanaan pembelajaran praktik masih sangat kurang.

4. Kompetensi dosen/instruktur masih kurang menguasai pada bidangnya.

5. Komitmen sumber daya manusia yang ada (dosen, instructor, teknisi, pengelola)

masih kurang.

6. Proses pembelajaran praktik di Lab. Metrology dan pengelolaannya masih belum baik

penanganannya.

7. Pengembangan metode pengukuran masih sangat terbatas dan tidak pernah dilakukan.

8. Struktur dan perangkat bantu kompetensi (job sheet, silabus, dlsb) belum

dikembangkan.

9. Kesungguhan dan mental kerja mahasiswa yang kurang mendukung selama PBM

praktik berlangsung.

C. Rumusan Masalah

Dengan berpijak pada berbagai permasalahan tersebut, pada penelitian ini dibatasi

pada pengembangan metode pengukuran yang dianggap paling baik untuk digunakan.

5

Pengembangan metode pengukuran yang akan diteliti dibatasi pada obyek pengukuran poros.

Metode pengukuran poros dapat dilakukan dengan berbagai cara, yaitu dengan jalan ditumpu

dikedua ujungnya dengan menggunakan meja center, menggunakan blok v atau ditumpu

dengan peralatan yang lainnya. Masing-masing dari cara-cara tersebut tentu saja mempunyai

beberapa keuntungan maupun kelemahan, untuk itu perlu dilakukan penelitian untuk

membuktikannya.

Adapun masalah yang diajukan dalam penelitian ini adalah :

1. Jenis metode pengukuran poros seperti apa yang dapat menghasilkan akurasi data

paling kecil simpangannya ?

2. Metode pengukuran seperti apa yang dapat menghasilkan defleksi minimum pada

pengukuran poros ?

D. Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan informasi tentang metode pengukuran

poros yang akurat dan efek defleksinya paling kecil, yang nantinya didapatkan pedoman

pengukuran atau angka tetapan yang dapat dipakai sebagai pedoman para mahasiswa pada

waktu mengukur poros.

E. Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian ini adalah untuk memperlancar pelaksanaan kuliah Praktek

Metrologi Industri yaitu sebagai perbaikan metode pada proses pengukuran poros yang

menggunakan sistim tumpuan pada Mata Kuliah Bidang Studi Metologi Industri.

6

BAB II

LANDASAN TEORI

Telah dikemukakan bahwa salah satu faktor penting dalam praktek pemesinan adalah

proses pengukuran dimensi. Pengukuran secara umum dapat dikatakan atau diartikan sebagai

membandingkan sesuatu dengan besaran standart . (Taufik Rochim , 1980, p. 90). Dalam

proses pengukuran selalu melibatkan faktor-faktor : operator (Si pengukur) ; alat ukur; benda

ukur ; dan lingkungan (Sudji Munadi , 1988 , p. 90). Dengan demikian hal ini akan berakibat

terjadinya penyimpangan hasil pengukuran yang pada akhirnya akan merendahkan mutu

produk yang dihasilkan. Untuk mengurangi terjadinya penyimpangan tersebut maka semua

aspek yang menyangkut pengukuran perlu diperiksa kebenaran prosedurnya maupun

kebenaran yang menyangkut peralatan yang digunakan. (Enrick Norbert , 1977, p. 5).

Demikian pula pada pengukuran kelurusan poros, prosedur harus dilaksanakan

dengan cara yang benar, karena kalau tidak akan menghasilkan hasil yang menyesatkan.

Metode pengukuran poros ada berbagai cara atau prosedur yaitu:

a. Pengukuran poros dengan ditumpu dikedua ujungnya dengan menggunakan meja

senter (meja yang khusus untuk mengukur poros).

b. Pengukuran poros dengan ditumpu dikedua ujungnya dengan menggunakan Blok- V,

ada dua jenis Blok-V yang sering digunakan yaitu Blok - V muka lebar dan Blok - V

muka runcing.

c. Pengukuran poros dengan tumpuan meja rata (surface table).

Ketiga metode tersebut mempunyai karakter penggunaan yang berbeda-beda, yang masing-

masing mempunyai keunggulan sendiri-sendiri.

7

Salah satu prosedur pada pengukuran poros yang paling penting adalah jarak tumpuan

dari poros itu sendiri , karena besar atau kecilnya jarak tumpuan akan mempengaruhi defleksi

dari poros. Jika poros ditumpu dikedua ujungnya, maka defleksi di tengah poros akan besar,

hal ini terjadi karena berat porosnya sendiri. Tetapi jika tumpuan digeser agak ke tengah ,

maka defleksi yang terjadi akan merata besarnya.

Menurut G.B. Airy (Galyer & Shotbolt, 1977,p.4-5) ada dua jarak tumpuan yang

sering dipakai dalam penggunaan instrumen ukur jenis “ line standart” dan “ end bars” yaitu

0,577 L, dan 0,554 L (untuk straight edge atau pelurus), dimana L adalah panjang dari

instrumen ukur. Untuk poros yang mempunyai kesamaan bentuk dengan instrumen ukur

seperti yang dikemukakan oleh G.B.Airy, apakah dapat diberlakukan sama cara

menumpunya ?

Gambar.1. Tumpuan menurut GB.Airy.

8

Demikian pula yang dikemukakan oleh Ryder GH (1983,p.166) bahwa pada

prinsipnya tumpuan itu dapat dilakukan sebagai berikut :

a. Tumpuan simetris

b. Tumpuan pada level yang sama.

Supaya defleksi ke bawah minimal dihitung sebagai berikut :

Reaksi pada tiap tumpuan = w ( l + d )

Defleksi minimal terjadi jika, defleksi di tengah = defleksi di pinggir.

Dengan demikian jarak tumpuan dari ujung yang disarankan oleh Ryder agar defleksi

yang terjadi merata dan berharga minimum adalah, l = 1,24 d (dimana d adalah jarak yang

diukur dari ujung poros).

Gambar.2. Tumpuan menurut Ryder GH.

Hal tersebut terjadi karena setiap variasi tumpuan dari posisi tersebut akan

memperbesar defleksi baik pada ujung maupun ditengah. Selain itu faktor lain yang

mempengaruhi defleksi adalah dari luas penampang poros, dan juga panjang dari poros itu

sendiri.

9

BAB III

METODE PENELITIAN

A. Desain penelitian

Desain penelitian ini termasuk penelitian eksperimen laboratorium, karena seting dan

pelaksanaan eksperimen dilakukan di laboratorium yang memenuhi persyaratan pengukuran

industri. Prosedur penelitian dilakukan dalam kondisi ruang tertentu dengan tingkat

lingkungan yang mendukung baik temperature ruangan, cahaya penerangan maupun

kebersihan ruangan.

B. Sampel

Sampel penelitian ini adalah sejumlah poros dari baja lunak dengan ukuran panjang

250 mm x 20 mm diameter berjumlah 10 buah, serta poros ukuran panjang 350 mm x 20 mm

diamater, berjumlah 10 buah. Pelaksanaan penelitian di bengkel dan Labolatorium Metrologi

Jurusan Pendidikan Mesin FT - Universitas Negeri Yogyakarta.

C. Teknik Pengumpulan Data

Data dikumpulkan dengan jalan observasi dan percobaan secara langsung terhadap

masing-masing poros yang akan diukur. Dan data yang akan diamati dan dikumpulkan

adalah data mengenai jarak tumpuan dan data defleksi yang terjadi.

D. Definisi Operasional Variabel

Sebagai vaiabel utama yang akan diteliti pada penelitian ini adalah Jarak Tumpuan

Efektif, yaitu jarak tumpuan yang tidak akan mengakibatkan defleksi yang berlebihan

(khususnya pada pengukuran poros) atau dengan kata lain defleksi yang terjadi agar merata

baik di kedua ujungnya maupun ditengah-tengah, dan besar simpangannya minimum.

10

E. Instrumen Penelitian

Sebagai insrumen dalam penelitian ini adalah sejumlah alat-alat ukur presisi yaitu :

1. Jam ukur merek Kunkel ketelitian 0,001mm.

2. Pelurus presisi (straight edge).

3. Meja rata merek Kunkel dari batu Granite Klas I.

4. Blok-V presisi, permukaan runcing.

5. Pemegang jam ukur (stand dial).

6. Blok ukur grade 0,isi 47, stadart DIN 861, sebagai alat kalibrasi.

7. Mikrometer 25-50 mm, ketelitian 0,01 mm, merek Mitutoyo.

8. Jangka sorong 0 – 200 mm, ketelitian 0,02 mm, merek Mitutoyo.

9. Mistar baja 0 – 1000 mm, merek Mitutoyo.

10. Alat-alat bantu ukur lainnya, dan alat-alat pembersih.

Sebelum dipakai alat-alat ukur tersebut dikalibrasi terlebih dahulu untuk mengetahui

kebenaran skala maupun ketelitian yang dimiliki, dengan menggunakan blok ukur (Gage

blocks) yang mempunyai ketelitian Grade 00.

F. Prosedur Pengukuran

1. Menyiapkan/memotong bahan sesuai ukuran. Ukuran 250 mm x 25 mm berjumlah

10 buah dan ukuran 350 mm x 25 mm berjumlah 10 buah.

2. Membubut dan menggerinda bahan untuk poros. Kekasaran permukaan mendekati

N4.Pembubutan dilakukan dengan menggunakan Mesin Bubut Emco Maximat Super

11

12, dan penggerindaan dengan menggunakan Mesin Gerinda Merek HMT, yang

kesemuanya dilakukan oleh satu orang Teknisi.

3. Mengkalibrasi peralatan yang akan dipakai, dalam hal ini jam ukur ketelitian 0,001

mm dengan blok ukur grade 00.

4. Menentukan jenis tumpuan dan mengukur jarak tumpuan yang paling kecil

defleksinya menurut prosedur GB.Airy yaitu dengan prinsip “line standart” 0,577 L,

dan prinsip “straight edge “ 0,554 L serta menurut Ryder GH yang berprinsip pada

tumpuan simetris yaitu l = 1,24 d.

G. Kondisi-kondisi yang perlu dikendalikan dalam pengukuran

Agar didapatkan data yang akurat dan tidak tercemar oleh perlakuan yang tidak

diinginkan, ada beberapa kondisi yang perlu dikendalikan dalam penelitian ini yaitu :

1. Orang yang mengukur sama.

2. Sebelum ditumpu poros diletakkan diatas meja rata tanpa tumpuan selama

±15 menit.

3. Pengukuran dilaksanakan setelah poros ditumpu selama 10 menit.

4. Suhu ukur dijaga tetap pada 27 derajad Celsius.

5. Setiap akan diukur poros selalu dibersihkan terlebih dahulu.

6. Temperature kerja ruangan dijaga kestabilannya.

7. Pencahayaan dijaga minimum mendekati 1000 lumen.

H. Teknik Analisis Data

Data yang terkumpul melalui pengamatan dan pengukuran langsung dianalisa dengan cara

deskriptif kuantitatif yaitu dengan menghitung rerata dan simpangan bakunya.

12

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

A. Hasil Penelitian

Hasil pengamatan/percobaan dari pengukuran jarak tumpuan poros dalam rangka

untuk mendapatkan metode pengukuran poros digambarkan seperti table berikut ini.

Table 1. Data hasil pengukuran jarak tumpuan kelurusan poros.

No Jenis tumpuan Poros 250 mm x 25 mm 350 mm x 25 mm

Def1

(µ m)

Def2

(µ m)

Def3 (µ m)

Def1 (µ m)

Def2 (µ m)

Def3 (µ m)

1 GB.Airy 0,577 L 1 +10 -3 +9 +11 -8 +9

2 +5 -3 +9 +10 -8 +11

3 +5 -7 +8 +8 -7 +10

4 +4 -5 +8 +8 -6 +9

5 +6 -5 +9 +10 -6 +9

Rerata +6 -4,6 +8,6 +9,4 -7 +9,6

2 GB.Airy 0,554 L 1 +1 -5 +2 +2 -6 -2

2 +2 -6 +1 +2 -9 +2

3 +3 -4 +2 +2 -6 +2

4 +2 -5 +2 +1 -4 +1

5 +2 -4 +1 +2 -4 +3

Rerata +2 -4,8 +1,6 +1,8 -5,8 +1,2

3 Ryder GH l = 1,24 d. 1 +4 -3 +5 -6 -9 -2

2 +6 -5 +6 -6 -6 -4

3 +6 -5 +5 -4 -6 -7

4 +5 -6 +5 -4 -5 -7

5 +5 -3 +4 -5 -7 -6

Rerata +5,2 -4,4 +5 -5 -6,6 -5,2

Keterangan:

1. Def 1 = defleksi 10 mm dari ujung sebelah kiri poros, dalam mm

2. Def 2 = defleksi di tengah poros, dalam mm

3. Def 3 = defleksi 10 mm dari ujung sebelah kanan poros, dalam mm

13

Hasil masing-masing metode pengukuran poros mempunyai penyimpangan yang

berbeda-beda dan masing-masing mempunyai cirikhas yang berbeda-beda, untuk

memperjelas dalam penentuan metode pengukuran poros yang baik berikut digambarkan

secara grafis dari masing-masing acuan/metode pengukuran yang digunakan.

14

15

B. Pembahasan

Data hasil pengukuran menunjukkan bahwa poros ukuran 250 mm x Ø25 mm dengan

metode GB.Airy ( 0,577 L) didapatkan harga rerata penyimpangan +6 µm, - 4,6 µm dan +8,6

µm; metode GB.Airy (0,554 L) didapatkan harga rerata penyimpangan +2 µm, - 4,8 µm dan

+1,6 µm; dan metode Ryder GH (L=1,24 d) didapat harga rerata penyimpangan +5,3 µm,

16

4,4 µm, dan +5 µm. Dari ketiga metode tersebut terlihat yang defleksinya dapat terjadi agak

mendekati merata adalah metodenya GB.Airy (0,554 L) yaitu +2 µm di ujung kiri, - 4,8 µm

di tengah dan +1,6 µm di ujung bagian kanan.

Hasil pengukuran menunjukkan bahwa poros ukuran 350 mm x 25 mm dengan

metode GB.Airy ( 0,577 L) didapatkan harga rerata penyimpangan +9,4 µm, - 7 µm, dan

+9,6 µm; dengan metode GB.Airy (0,554 L) didapatkan harga rerata penyimpangan +1,8 µm,

- 5,8 µm, dan +1,2 µm; sedangkan dengan metode Ryder GH (L=1,24 d) didapatkan harga

rerata penyimpangan – 5 µm, - 6,6 µm, dan – 5,2 µm. Dari ketiga metode tersebut terlihat

yang defleksinya terjadi mendekati merata adalah metodenya Ryder GH (L=1,24 d) yaitu – 5

µm di ujung kiri, - 6,6 µm di tengah, dan – 5,2 µmdi ujung bagian kanan.

Dengan demikian dari hasil pengukuran tersebut dapat disimpulkan bahwa untuk

poros yang pendek ukuran 250 mm x Ø25 mm metode yang lebih efektif untuk digunakan

dalam pengukuran poros sifatnya pendek adalah metode GB.Airy (0,554 L). sedangkan untuk

poros yang ukurannya lebih panjang dalam hal ini 350 mm x 25 mm yang lebih efektif

adalah metodenya Ryder GH (L=1,24 d).

17

BAB V

KESIMPULAN, IMPLIKASI DAN SARAN

A. Kesimpulan

Dari hasil penelitian tentang pemilihan metode dalam pengukuran poros sebagai sarana

pengembangan pembelajaran praktik metrology dapat disimpulkan sebagai berikut:

1. Untuk pengukuran poros yang relative pendek metode yang efektif digunakan agar

tidak terjadi defleksi yang ekstrim adalah metode GB.Airy dengan jarak tumpuan

0,554 L. Untuk pengukuran poros yang relative panjang metode yang efektif

digunakan agar tidak terjadi defleksi yang ekstrim adalah metode Ryder GH dengan

jarak tumpuan L=1,24 d.

2. Defleksi minimum untuk poros pendek dengan metode GB.Airy ( 0,554 L) yaitu +2

µm di ujung kiri, - 4,8 µm di tengah dan +1,6 µm di ujung bagian kanan. Defleksi

minimum untuk poros panjang dengan metode Ryder GH (L=1,24 d) yaitu – 5 µm di

ujung kiri, - 6,6 µm di tengah, dan – 5,2 µmdi ujung bagian kanan.

B. Implikasi

Dengan diketahuinya hasil penelitian tersebut maka pelaksanaan pengukuran poros

hendaknya perlu memperhatikan dan memperhitungkan jenis metode tumpuan yang akan

digunakan.

C. Saran

Disarankan kepada para mahasiswa yang akan melakukan praktik metrology

khususnya dalam pengukuran poros bahwa, mahasiswa perlu mencermati poros yang akan

diukur, yaitu perlu menghitung dan mempertimbangkan poros tersebut guna menentukan

metode tumpuan yang akan digunakan.

18

Daftar Pustaka

- Galyer, Shotbolt. (1977). Metrologi For Engineers. London: Cassel.

- James Anderson, Tatro. (1975). Shop Theory. New York :Mc Graw Hill,Inc,USA.

- Nobert L. Enrich. (1977).Quality Control and Reliability. NewYork: Industrial

Press,USA.

- Ryder.G.H.(1983). Strength of Material. Great Britain : Indira and Macmillan.

- Sudji Munadi. (1988). Dasar-dasar Metrologi Industri. Jakarta: Dirjen Dikti

Depdikbud.

- Taufik Rochim. (1980). Teknik Pengukuran. Jakarta: Dikmenjur Depdikbud Jakarta.

- Ted Busch. (1989). Fundamental Of Dimension Metrology. New York: Delmar Pub,

Inc, USA.